专利名称：：多功能测偏光电眼的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及工业自动化生产中需要对偏移量进行控制的测控
技术领域：
，属于光学电子检测装置。在轻工、纺织、印染、印刷机械中的复合机，复卷机，分切机以及食品包装机械行业中，有很多行业需要对薄型物料的传送过程作水平或垂直方向的位置控制，因此需要一种自动纠偏控制系统来实现这种功能。而这种纠偏控制系统的核心部分就是测偏光电眼。测偏光电眼对被测物料的边或者物料上印刷的线条进行检测，并实时给出代表偏移量的电压信号，由机电执行机构进行纠偏控制。光电眼性能直接影响到纠偏系统的控制范围、控制精度、响应时间以及生产速度。目前在国内市场上的纠偏系统绝大部分都是进口设备，而国外厂商对纠偏系统的核心部分测偏光电眼又不单独提供，所以国内没有高性能的测偏光电眼面市。纠偏系统的应用场合与对象是多种多样的，所以对测偏光电眼的性能也提出了不同的要求，如对不透明物料的检测，要求反射式的工作方式；而对透明物料的检测就要在透射的方式下工作。而物料的反射率，本底颜色以及图案的颜色，图案的方向或者环境光的干扰等都可能对纠偏光电眼的工作和输出产生影响；同时，不同的应用场合还可能要求不同的控制范围，控制精度以及响应速度，而这三者又往往是相互矛盾的。因此，现阶段的测偏光电眼就以多型号来适应多用途。然而在不同的应用场合下，对型号的选择和调试给用户带来诸多不便。本实用新型的目的，就是提供一种工作距离在14～16mm，并能以反射和透射两种方式工作的，能自动识别边、线或其它图案以及图案方向的，由透镜、光栏、CCD线阵探测器，单片机等组成的，免调试的多功能测偏光电眼。本实用新型的工作原理是将CCD探测器输出的模拟信号放大，钳位等处理后经比较器将被测目标的亮、暗信号整形成TTL电平的数字信号，再由单片机对数字信号的高低电平进行脉宽测量，从而测出线或者边的位置。以下结合附图，对本实用新型作进一步详细说明。图1是本实用新型多功能测偏光电眼的结构示意图。本实用新型的结构如图1所示，其构成是透镜(1)的后面是光栏(2)和CCD线阵探测器(3)，探测器(3)后接反相钳位放大器(4)，分频器(6)和单片机(7)；反相钳位放大器(4)后接程控放大器(5)；程控放大器(5)后接比较器(8)和单片机(7)；比较器(8)的输出信号接至单片机(7)；分频器(6)接单片机(7)和方波发生器(9)；单片机(7)后接控制数模转换器(10)，数模转换器(10)输出三路信号，其中一路接至比较器(8)的负输入端，另两路产生输出电压信号QR和QL；白炽灯(11)作为附件在光学和电子学系统的外面，可以如图1所示地构成反射式的工作方式；当本实用新型工作于透射式工作方式时，白炽灯(11)应放在被测物(12)的后面。本实用新型工作时，白炽灯(11)在被测物(12)的正面(反射方式)或背面(透射方式)将其照亮，被测物(12)反射或者透射过来的光经过透镜(1)和光栏(2)聚焦成像在1024元的线阵CCD探测器(3)上，CCD探测器(3)输出信号经反相钳位放大器(4)反向放大并将其信号黑电平钳位在OV上，再经程控放大器(5)放大，其使信号的峰——峰值在3～5V之间，程控放大器(5)的增益由单片机(7)提供，程控放大器(5)输出的信号接至比较器(8)的正输入端，单片机(7)控制模数转换器(10)输出合适的参考电平信号并接至比较器(8)的负输入端，这样比较器(8)就将亮/暗视频信号整形成TTL电平的脉冲序列，由单片机(7)进行脉宽测量，来判断位置的偏移量。单片机(7)同时将偏移量进行处理，控制模数转换器(10)产生相应的电压信号QR和QL，方波发生器(9)振荡产生方波，经分频器(6)产生CCD探测器所需要的驱动脉冲，去驱动CCD，同时提供给单片机(7)进行位置计数。表1是本实用新型与市场上现有的五种型号的纠偏光电眼为例，列出不同型号的纠偏光电眼性能和缺陷的比较。表1</tables>注①“√”＝能够检测，“×”＝不能检测②输出类型中“比例”为偏位比例型，输出两路电压信号的比例代表偏离量；“电压”为偏位电压型，输出的电压值代表偏离量；“数字”为RS232串行数字接口。本实用新型具有以下优点1.控制范围大。本实用新型的有效现场密度为14mm，对于测边的工作状态，其控制范围为14mm；对于测线的工作状态，线宽为2mm时，其有效控制范围为12mm。2.灵敏度高，测控精度达0.03mm；测线工作时，线宽允许范围为0.3～5mm。3.响应时间短，响应时间小于3ms。4.测试范围广，可测边、测线、测中心，可测透明材料(透射方式工作)和不透明材料(反射方式工作)。5.自动识别功能，对边、线及其他种类和方向进行自动识别。6.最佳工作状态自动设定功能，能根据测试目标的特点以及工作环境的具体情况自动调整到最佳工作状态。7.纠错功能，能对测试中目标的疵点进行识别。8.失控停机功能，识别失控状态，输出控制系统停机。9.稳定性好，能抗电磁干扰，环境光干扰，单片机系统具有程序跑飞自动复位功能。总之，本实用新型是一种能有效地对薄形物料的边或者印刷的线条、图案及其相对位置进行识别的传感装置，能够可靠地应用于轻工、纺织、印染、印刷及食品包装机械行业中需要对薄形物料进行自动偏移量控制的场合，能保证产品质量和提高生产效率。1、透镜；2、光栏；3、探测器；4、反相钳位放大器；5、程控放大器；6、分频器；7、单片机；8、比较器；9、方波发生器；10、数模转换器；11、白炽灯；12、被测物。权利要求1.一种多功能测偏光电眼，由透镜、光栏等组成，其特征在于，透镜(1)的后面是光栏(2)和探测器(3)，探测器(3)后接放大器(4)、分频器(6)和单片机(7)；放大器(4)后接放大器(5)；放大器(5)与比较器(8)和单片机(7)连接；比较器(8)输出信号接至单片机(7)；分频器(6)又与单片机(7)和方波发生器(9)连接；单片机(7)后接控制数模转换器(10)，数模转换器(10)输出三路信号，其中一路接至比较器(8)的负输入端，另两路产生输出电压信号QR和QL。2.如权利要求1所述的光电眼，其特征在于，光源白炽灯(11)在光学和电子学系统外面。3.如权利要求1所述的光电眼，其特征在于，所述探测器(3)是CCD线阵探测器；放大器(4)是反相钳位放大器；放大器(5)是程控放大器。专利摘要本实用新型属多功能测偏光电眼,其结构是,在透镜的后面是光栏和探测器,其后接放大器,分频器和单片机;放大器与比较器和单片机连接;比较器的输出信号接至单片机;分频器与单片机和方波发生器连接;单片机后接控制数模转换器,再接至比较器。本实用新型能有效地对薄形物料的边或印刷的线条、图案及其相对位置进行识别,能应用于轻工、纺织、印染、印刷及食品包装机械行业中需要对薄形物料进行自动偏移量控制的场合,能确保产品质量和提高生产效率。文档编号G01D5/34GK2293047SQ9622385公开日1998年9月30日申请日期1996年10月11日优先权日1996年10月11日发明者洪津,张运杰,刘书珍,汪元钧,黄鲁,汪宗辉申请人:中国科学院安徽光学精密机械研究所